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Infineon verkleinert Kupferdrähte auf ein Tausendstel eines Haares / Münchner Forscher sind der Chip-Zeit um zehn Jahre voraus

Infineon verkleinert Kupferdrähte auf ein Tausendstel eines Haares /
Münchner Forscher sind der Chip-Zeit um zehn Jahre voraus
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München (ots)

Infineon Technologies hat die Tür für noch
leistungsfähigere Mikrochips aufgestoßen. Forschern des
High-Tech-Unternehmens in München ist es gelungen, die Leiterbahnen
zur Verbindung von Transistoren auf einem Chip auf bis zu 40
Nanometer (nm) zu verkleinern. Ein Nanometer ist der Millionste Teil
eines Millimeters. Infineons schmalste untersuchte Leiterbahnen mit
40 nm entsprechen in etwa dem tausendstel Durchmesser eines Haares.
Damit hat Infineon den Beweis erbracht, dass auch bei anhaltender
Miniaturisierung von Chip-Strukturen nach dem so genannten
"Moore'schen Gesetz" die elektrischen Anforderungen an die
Transistor-Verdrahtungen mit heutigen Produktionsmethoden erfüllbar
sind.
Gesetz der Chiptechnik: Mehr Transistoren, dünnere Leiterbahnen
Infineons Forschungsergebnisse in der Nanoprozesstechnik sind für
die Halbleiter-Industrie ein wichtiger Meilenstein zur weiteren
Erfüllung des Moore'schen Gesetzes. Diese These - 1965 vom Physiker
und Mitbegründer der Intel Corporation Gordon E. Moore formuliert -
sagt aus, dass sich Leistungsfähigkeit und die Anzahl der
Transistoren auf einem Chip innerhalb von 18 Monaten jeweils
verdoppeln. Aktuelle Gigahertz-CPUs (Central Processing Unit) der
Pentium 4-Reihe mit einer Strukturbreite von 130 Nanometern tragen
beispielsweise rund 100 Millionen Transistoren auf dem
Prozessorplättchen. Damit das Gesetz von Moore - kontinuierlich
fortgeschrieben im Entwicklungs-Fahrplan für Halbleiter
(International Technology Roadmap für Semiconductors, ITRS) - auch
künftig Bestand hat, sind ständig dünnere Leiterbahnen zwischen den
einzelnen Transistoren notwendig.
Die erfolgreiche, elektrische Bewertung von Metall-Leitungen mit
einer Breite von nur 40 Nanometern durch Infineon zeigt, dass sich
bereits mit heutigen Mitteln Strukturgrößen zukünftiger
Chip-Generationen herstellen lassen könnten, die laut ITRS erst im
Jahr 2010 das Licht der Halbleiter-Welt erblicken sollen. Zur
Bewertung mussten die Infineon-Forscher Neuland beschreiten, denn die
Belichtungsgeräte in den modernsten Chip-Fabriken erlauben heute
standardmäßig noch nicht die Erzeugung von Strukturgrößen unter 100
nm. Für kleinere Strukturen wie die 40-nm-Leiterbahnen aus Kupfer
bedient sich Infineon der "Spacer"-Technik: Dabei werden zunächst
aktuelle Lithografiegeräte für die Belichtungen zum Einsatz gebracht.
Im Fertigungsprozess werden dann die erzeugten Grabenstrukturen in
den Schichten auf den Silizium-Scheiben nachträglich durch chemische
Prozesse verengt. So lassen sich mit Standard-Lithografiesystemen
bereits heute Strukturen erzeugen, die in den Chip-Generationen von
morgen auftreten werden - wenn auch in größerem Abstand voneinander.
Eine Frage der Stromdichte
Infineons Kupfer-Nanoleitungen mussten in den Labors strenge
elektrische Anforderungen erfüllen. So wurden für die Bewertung und
Beurteilung der Kupfer-Nanoleitungen dieselben Maßstäbe angelegt wie
bei den heutigen Strukturgrößen. Neben der sehr wichtigen
Wärmeableitung ist bei Chip-Verdrahtungen vor allem eine hohe
Beständigkeit gegen Elektromigrations-Effekte wichtig. Hohe
Stromdichten führen in metallischen Leitern dazu, dass die Atome (in
diesem Fall Kupfer) im Leiter beweglich werden. Dieser
Materialtransport im Leiter muss unter allen Umständen unterbunden
werden, da er früher oder später unweigerlich zum Ausfall der
Leiterbahn führt.
Die Infineon-Forscher "quälten" die Kupfer-Nanoleitungen in ihren
Versuchen mit hohen Stromdichten und Temperaturen. Mit
standardisierten, international anerkannten Testmethoden hat Infineon
eine Lebensdauer (unter normalen Betriebsbedingungen) von etwa 100
Jahren für diese Leiterbahnen ermittelt. Damit ist für
Kupferleiterbahnen in den Chips, die in etwa 10 Jahren produziert
werden, eine ähnliche Lebensdauer zu erwarten, wie in den heute
gefertigten integrierten Schaltungen. In ihren Versuchen erzielten
die Experten von Infineon in den 40-nm-Strukturen kurzzeitig
Stromdichten von bis zu 100 Millionen Ampere pro Quadratzentimeter.
Zum Vergleich: In einem gewöhnlichen Netzkabel mit einem Querschnitt
von 1,5 Quadratmillimetern (zugelassen für maximal 16 Ampere) würde
bei gleicher Stromdichte ein Strom von über einer Million Ampere
fließen.
Infineon Technologies AG
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